UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALAFACULTAD DE INGENIERÍAQUÍMICA GENERAL 1Cat. Edgar Gamaliel de LeónSecciones M+ y E –

TAREA # 3

INSTRUCCIONES: Resolver los siguientes problemas en hojas de papel tamaño carta. Esta tarea al igual que las anteriores, deberáresolverse en grupos de 5 ó 6 personas; solamente se debe entregar una tarea por grupo el día del tercer examen parcial.

A. Problemas sobre estequiometría:

1. Calcular el número de moles y moléculas presentes en 30 libras de los siguientes compuestos:a) PH3 b) K2SO4 c) H2O2

2. ¿Cuántos gramos de permanganato de potasio (KMnO4) se necesitan para obtener?a) 20 @ de Mn b) 298 toneladas métricas de oxígeno

3. En 220 moles de bromuro ferroso, FeBr2, determinar:a) gramos de FeBr2, b) moles de Fe y Br, c) gramos de Fe y Br, d) átomos de Fe y Br.

4. Establecer la composición porcentual para cada una de las siguientes sustancias:a) Br2O7 b) H2S c) Li3PO4

5. ¿Cuántos gramos de cada clase se necesitan teóricamente para preparar 95 gramos de cloruro férrico,FeCl3 ?

6. ¿Qué masa de magnesio se puede obtener teóricamente de 1200 gramos de un mineral que tiene 84% de bromuro demagnesio, MgBr2 ?

7. La solución de ácido nítrico, HNO3, utilizada en los laboratorios es una mezcla que contiene 70% en masa de HNO3.a) ¿Cuántos gramos de HNO3 contienen 2500 gramos de solución ácida?b) ¿Cuántos gramos de nitrógeno están contenidos en 213 gramos de solución ácida?

8. Un átomo de cierto elemento tiene una masa de 159.32 yoctogramos. ¿Cuál es el nombre del elemento?

9. La densidad de una solución al 32% en masa de amoníaco, NH3, es 0.92 g / cc.a) ¿Cuántos gramos de amoníaco contienen 5 botellas de esta solución?b) ¿Cuántos átomos de hidrógeno están presentes en las 5 botellas de la solución?

10. Una mezcla de óxido de bario, BaO, y óxido de sodio, Na2O, con masa de 8.1 gramos se disolvió en agua. Esta solución se tratóseguidamente con ácido sulfúrico diluido, H2SO4, el cual convirtió los óxidos en los sulfatos correspondientes. De los sulfatos, elsulfato de bario, BaSO4, se precipita de la solución, pero el sulfato de sodio, Na2SO4, es soluble y permanece en solución. ElBaSO4 se recogió por filtración y se determinó que seco tiene una masa de 3.9 gramos. ¿Cuál es la composición porcentual de lamezcla?

11. Clasifique las siguientes expresiones de acuerdo a su mecanismo de reacción:a) CaSiO3 CaO + SiO2

b) PCl3 + Cl2 PCl5c) 2KCl + Br2 Cl2 + 2KBrd) FeO + O2 Fe3O4

12. Balancear las siguientes expresiones por cualquier método;a) P + SO2 + Cl2 OSCl2 + OPCl3b) P4O10 + Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + H2Oc) MnSO4 + (NH4)2S2O8 + H2O MnO2 + H2SO4 + (NH4)2SO4

d) CoCl2 + KNO2 + HC2H3O2 K3Co(NO2)6 + NO + KC2H3O2 + KCl + H2O

13. a) ¿Cuál es la máxima cantidad de cada uno de los productos que se puede preparar a partir de 800 gramos de cloruro férrico,FeCl3, de acuerdo a la siguiente expresión?

FeCl3 + NH3 + H2O Fe(OH)3 + NH4Cl

b) Si la reacción tiene un rendimiento de 77%, ¿cuántos gramos de cada producto se forman?

14. En la industria de plásticos se utilizan grandes cantidades de anhídrido ftálico, C8H4O3 preparado mediante la oxidacióncontrolada del naftaleno, C10H8.

C10H8 + O2 C8H4O3 + CO2 + H2O

Puesto que parte del naftaleno se oxida con otros productos, en realidad sólo se obtiene el 82% como rendimiento máximo delpredicho por la expresión anterior. ¿Cuánto anhídrido ftálico se producirá en la práctica mediante la oxidación de 6 TM de C10H8 ?

15. Considere la siguiente expresión:Cu(OH)2 + NH4NO3 Cu(NO3)2 + NH3 + H2O

a) ¿Cuántos galones de agua se pueden formar cuando se combina medio quintal de cada reactivo?b) ¿Cuántos gramos de cada reactivo deben mezclarse para obtener 225 gramos de NH3 ?c) Si el porcentaje de rendimiento para el proceso es 85%, ¿cuántos gramos de Cu(NO3)2 se forman al mezclar 28 gramos de

cada reactante?d) Si el porcentaje de rendimiento es 85%, ¿cuántos gramos de cada reactante se necesitan para formar 2 garrafones de agua?

16. Considere como porcentaje de rendimiento 83 % para la siguiente reacción:NaNO3 + H2SO4 Na2SO4 + HNO3

a) ¿Cuántos Mg de cada uno de los productos se pueden formar a partir de 22 @ de nitrato de sodio ( NaNO3 )?b) ¿Cuántos mg de ácido sulfúrico ( H2SO4 )se necesitan para producir media @ de ácido nítrico ( HNO3 )?

17. La combustión completa del pentano produce dióxido de carbono y agua de acuerdo a la reacción:C5H12 + O2 CO2 + H2O

a) Al quemar 150 libras de pentano, ¿cuántos L de agua se forman?b) ¿Cuántos gramos de aire se consumen al quemar completamente las 150 libras de pentano ? (Considere que el aire contiene

21% de oxígeno en masa)

18. Se hace reaccionar 500 g de Sb2(SO4)3 con 400 g de KMnO4 de acuerdo a la siguiente reacción:Sb2(SO4)3 + KMnO4 + H2O H3SbO4 + K2SO4 + MnSO4 + H2SO4

a) ¿Cuántos gramos de MnSO4 se producen?b) ¿Cuántos gramos de H2SO4 se forman?c) ¿Cuántos gramos de H2O se necesitan para que se consuma todo el reactivo limitante?d) Suponga que experimentalmente se obtuvo 60 g de K2SO4 , ¿cuál es el rendimiento de la reacción?e) ¿Cuántos gramos del reactivo en exceso no reaccionan?

19. El alcohol etílico, C2H5OH se puede obtener por fermentación de semillas que contengan glucosa, C6H12O6, de acuerdo a lasiguiente expresión: C6H12O6 C2H5OH + CO2. a) ¿Cuántos gramos de alcohol etílico se obtienen a partir de 12 lb deglucosa? El gasohol es una mezcla de 10 cm3 de alcohol etílico (densidad = 0.79 g/ml) y 90 cm3 de gasolina. ¿Cuántos gramosde glucosa se necesitan para producir el alcohol etílico de 1 barril de gasohol?

B. Problemas sobre gases:

1. Definir: a) Proceso isobárico, b) proceso isocórico, c) proceso isotérmico, d) condiciones STP.

2. ¿En qué difiere un gas de un líquido respecto a cada una de las propiedades siguientes: a) densidad; b) compresibilidad; c)capacidad para mezclarse con otras sustancias de la misma fase para formar mezclas homogéneas?Respuesta: a) un gas es mucho menos denso que un líquido; b) Un gas es mucho más compresible que un líquido; c)Todas las mezclas de gases son homogéneas. Las moléculas líquidas similares forman mezclas similares, en tanto quelas moléculas muy disímiles forman mezclas heterogéneas.

3. Considerar dos personas con la misma masa paradas en una habitación. Una persona se para normalmente, y la otra se para enun solo pie. a) ¿Una persona ejerce una fuerza mayor sobre el suelo que la otra? b) ¿Una persona ejerce una presión mayorsobre el suelo que la otra?Respuesta: a) F = ma. Las fuerzas que se ejercen sobre el piso son exactamente iguales. b) P = F/A. La persona paradaen un pie aplica esta fuerza en un área más pequeña y tanto ejerce una presión mayor sobre el piso.

4. a) ¿Qué altura en metros debe tener una columna de agua para ejercer una presión igual a la de una columna de 760 mm demercurio? La densidad del agua es de 1.0 g/mL, mientras que la del mercurio es de 13.6 g/mL. b) Calcular la presión enatmósferas sobre el cuerpo de un buzo si está 28 pies debajo de la superficie del agua y la presión atmosférica en la superficie esde 0.98 atm. Respuesta: a) 10.3 m; b) 1.81 atm

5. La presión atmosférica promedio en la ciudad de Guatemala el lunes 29 de abril de 2013 fue de aproximadamente 640 mmHg.¿A cuánto equivale esta presión expresada en?a) MPa b) psi c) mmHg d) torr e) atm f) bares g) milibarias

6. A 28 Celsius, cierta cantidad de gas ocupa 770 mL. ¿Qué volumen ocupará esa misma cantidad de gas si la temperatura es 340Fahrenheit, considerando que el proceso es isobárico?

7. Una muestra de nitrógeno gaseoso ( N2 ) tiene un volumen de 1600 cc a 36 oC. Si la presión permanece constante, ¿cuál serásu volumen a –12 oC?

8. Una muestra de gas amoníaco ejerce una presión de 5.3 atm a 46 Celsius. ¿Cuál es la presión cuando el volumen del gas sereduce a una décima parte de su valor inicial a la misma temperatura? Respuesta: 53 atm

9. El volumen de cierto gas a 29 oC es de 1700 cc, y a causa de una variación en la temperatura, permaneciendo constante lapresión, el volumen se reduce 697 cc. ¿Cuál es la temperatura final del gas expresada en Rankine?

10. A 27 Celsius y 720 mm Hg el volumen de una muestra de gas es 5000 mL. ¿Qué volumen ocupará la misma cantidad de gas a44 Celsius y 90 kPa?

11. El nitrógeno forma varios óxidos gaseosos. Uno de ellos tiene una densidad de 1.33 g/L medida a 764 mmHg y 150 Celsius.Escribir la fórmula del compuesto. Respuesta: NO2

12. ¿Cuántos grados es necesario calentar el gas que se encuentra almacenado en un cilindro cerrado a cero Celsius, para que supresión se duplique?

13. Un recipiente cilíndrico contiene 20% de CO2 , 60% de O2 y el resto de N2 , a una presión de 1567 mmHg y 32 oC. ¿Cuáles sonlas presiones parciales de los componentes? Si la temperatura se incrementa a 80 oC, ¿cambiarían las presiones parciales? Deser así, ¿cuáles serán?

14. 125 mL de un gas a 96 oC y 1.20 atm tiene un masa de 0.760 gramos. ¿Cuál es el peso molecular de este gas?

15. ¿Qué volumen ocuparán 300 moles de cloro gaseoso ( Cl2 ) en C.N.?

16. ¿Cuál será la densidad en unidades SI para el gas SF6 en condiciones STP?

17. Las presiones parciales de los siguientes tres gases en un recipiente de 55 litros son: Helio = 2200 psi ; N2 = 868 psi ; Neón =900 psi. ¿Cuál es la presión total dentro del recipiente (en Pa) ? ¿Cuál la fracción molar de cada gas?

18. Dentro Una lata de aerosol con un volumen de 325 cc contiene 3.0 g de propano como propelente. Calcular la presión en atm delgas en la lata a 28 Celsius. Respuesta: P = 5.2 atm

19. Se mezclan 0.04 m3 de nitrógeno que se encuentra a 96 kPa y 0.02 m3 de oxígeno. El volumen total de la mezcla es 0.06 m3 y lapresión total 97.6 kPa. ¿Cuál era la presión del oxígeno antes de la mezcla?

20. Una respiración profunda de aire tiene un volumen de 1.05 L a una presión de 740 torr y la temperatura corporal, 37 Celsius.Calcular el número de moléculas en la respiración. Respuesta: 2.42x1022 moléculas

21. ¿Cuántos litros de hidrógeno gaseoso a 90,000 Pa y 82 oF se requiere para que reaccione con 11 kg de óxido cúprico paraproducir agua y cobre?

22. Durante la combustión de 3 gramos de antracita se obtuvieron 5.30 L de dióxido de carbono medidos en condiciones TPE. ¿Quéporcentaje de carbono (en masa) contiene la antracita?

23. ¿Cuántos litros de oxígeno gaseoso ( O2 ) a TPN son necesarios para lograr la combustión completa de 84 litros de etileno, (C2H4 ) para formar dióxido de carbono y agua? ¿cuántos litros de dióxido de carbono se forman en las mismas condiciones?

24. Un cilindro de 41 litros contiene oxígeno a temperatura de 25 oC y una presión de 870 torr. A temperatura constante se bombeagas nitrógeno dentro del cilindro hasta que la presión es 2740 torr. ¿Cuál es la presión parcial de cada gas en la mezcla de gasesresultante? ¿cuál es la fracción molar de cada gas en la muestra?

25. Un anuncio de neón está hecho de un tubo de vidrio cuyo diámetro interior es de 2.5 cm y cuya longitud es de 5.5 m. Si el anunciocontiene neón a una presión de 1.78 torr y 35 Celsius, ¿cuántos gramos de neón existen en el anuncio? Resp: 5.04x10 –6 g

26. 250 mL de O2, medidos en condiciones normales, se obtuvieron por descomposición del KClO3 , además se produjo 1.20 g deuna mezcla de KCl y KClO3, de acuerdo a: KClO3(s) KCl (s) + O2(g) , ¿cuál es el porcentaje en masa de KClO3 en lamezcla?

27. Un gas ideal se mantiene en un recipiente a volumen constante. Al principio, su temperatura es de 16 ºC y su presión de 2,9 atm.¿Cuál es la presión cuando la temperatura es de 80ºC?

28. Un globo lleno de helio tiene un volumen de 1 m3. A medida que asciende por la atmósfera de la Tierra su volumen se expande.¿Cuál es su nuevo volumen si su temperatura y presión originales son 20ºC y 1 atm, y su temperatura y presión finales son –40ºC y 0,1 atm? Respuesta: 7,95 m3

29. Un salón tiene dimensiones de 12 m x 20 m x 30 m. ¿Cuántas moléculas de aire se necesitan para llenar el salón a 20ºC y 102kPa de presión?

30. Un tanque lleno de oxígeno contiene 12 kg de oxígeno bajo una presión de 40 atm. Determine la masa de oxígeno que se haextraído del tanque cuando la lectura de presión es de 25 atm. Suponga que la temperatura del tanque permanece constante.Respuesta: 4,39 kg

31. Un cuarto de 80 m3 de volumen contiene aire cuya masa molar promedio es de 29 g/mol. Si la temperatura del cuarto se eleva de18ºC a 25ºC, ¿qué masa de aire, en kg, saldrá del cuarto? Suponga que la presión del aire en el cuarto se mantiene a 101 kPa.Respuesta: 2,28 kg

32. En sistemas de vacío con la tecnología más avanzada se logran presiones tan bajas como 10 – 9 Pa. Calcule el número demoléculas en un recipiente de 1 m3 a esta presión si la temperatura es de 27ºC.

“La dirección en que se inicia la educación de un hombre determina su vida futura“